5G强势来袭：创建万物连接架构

导读：无线通信技术大约每十年出现一次飞跃，每一代都从根本上改变了世界。对于下一代5G通信技术，业界比较一致的目标是在2020年实现商用部署。2015年，5G技术全球发展进入到技术研发和标准化准备的关键时期，ITU已完成第五代移动通信定名、愿景及时间表等关键内容，并于今年启动5G标准前研究。

5G是否能为人类社会带来革命性创新，业界人士怎么看?日前，未来5G信息通信技术国际研讨会在京召开，Qualcomm工程副总裁Durga Malladi表示，Qualcomm自2006年开始对5G进行前瞻性研发，并与业界合作推动5G标准进程并参与重要的5G演示和测试等。Qualcomm对5G的愿景堪称宏大，远不止着眼于更快的峰值速率，更期望将其打造为一个功能更强大的统一平台，以连接新的行业和设备，催生新的服务，带来新的用户体验。这是一种新形态的网络，具有极强的可扩展性和自适应性，以支持千差万别的用例和需求。比起前几代网络，5G将发挥更大的作用——创建万物连接架构。

5G引领工业进化

长期以来，我们总是喜欢做各种各样的预测。关于5G发展的前瞻，也许我们再用狭义的“用户数”做预测已经不合时宜。未来，5G的“用户”将更加广泛——未来的家居、汽车、机器人、无人机、机床、屠宰生产线、农业基地、高速铁路、城市等——几乎所有的一切都将联网。有专家称，到2030年，移动互联网将使所有行业实现智能化，并取代传统的机械和机电一体化产品;而之前也有分析公司数据显示，到2020年联网“广义”终端数量将达到250亿-500亿部。从这个角度，5G将有可能颠覆普通民众对工业的传统看法——未来的工业或者制造业将以移动互联网、传感器、软件、机动性和云计算为主要驱动力。

除了预测，我们还可以回顾一下万物连接或者物联网概念的发展历程。目前一个普遍的看法是，美国国家科学基金会(NSF)于2006年提出的“信息物理融合系统”(Cyber-Physical Systems)是较早的“物联网”概念之一。这个系统后来成为美国国家科研核心课题。课题研究者认为，该系统需要新的架构进行支撑。此次研讨会期间，Qualcomm工程副总裁Durga Malladi明确指出，5G将引领业界创建新的万物连接架构，从“人际通信”拓展至几乎随时随地连接万物，从最大限的数据服务拓展至诸如超可靠控制的新型服务，从“终端即端点”概念发展到全新的智能连接和交互模式，从各种不同网络共存发展到接入、频谱类型和服务的融合。

他还表示，未来的5G网络将会为计算、存储、网络资源以及连接提供一个一体化的分布式平台。而这一平台的主要进步是可以提供更低、甚至是毫秒级的延迟，以及更低的成本和更高的能效。自动驾驶汽车、远程医疗这样的实际应用都将受益于更低的延迟和更高的可靠性。此外，5G技术不仅能够提供丰富的移动体验，如超高清视频会议和虚拟现实直播，还能够助力车联网、智慧城市、智能家居和可穿戴设备的发展和普及。

总括地说，以4G LTE开始的变化为基础，5G将满足显著增加的连接需求，该技术将连接全新行业和全新终端，支持全新服务，且打造全新用户体验，并将借助高效低成本的通信优化，以实现随时随地连接万物。

打造功能强大的统一5G平台

毫无疑问，未来的万物连接将由5G技术引领实现。那么，5G将如何实现这一宏伟目标?需要哪些技术突破，才能满足5G愿景中各种极富变化的使用情境?

日前，Qualcomm公布了正与业界合作开发的多项技术创新。这些创新技术将推动建立功能更强大的统一5G平台。观察Qualcomm的最新技术，其主要涵盖以下几方面内容：其一，设计基于优化OFDM波形的统一空口，以及具有灵活框架的多址接入，可从低频频段扩展至毫米波、从宏站部署扩展至本地热点，并从开发之初便支持授权、非授权和共享授权频段;其二，其全新5G多连接技术可支持跨5G、4G LTE和Wi-Fi技术的并发连接和聚合，其多址接入的5G核心网络可确保移动运营商在未来仍可继续得益于当前投入建设成果;其三，Qualcomm定义了一个灵活的网络架构，使5G网络运营商与OTT服务供应商能够快速高效打造定制化服务，满足极富变化的5G用例，完成从低成本热点到广域移动部署的扩展。

此外，Qualcomm 还于近日成功演示5G毫米波(mmWave)设计。毫米波频段(如28GHz)不但能带来足以支持数千兆比特每秒(Gbps)数据传输速率的带宽，还可提供利用极密的空间复用度以增加容量的机会。而这些机会并非是新出现的——毫米波频率目前已经被运用在了一些应用中，比如通过在60GHz频谱运行的802.11ad Wi-Fi进行室内高分辨率视频传输。然而在以前，由于传输损耗较高，且易受建筑、人、植物，甚至是雨滴的阻碍影响，这些较高频率范围对室内/外移动宽带应用来说还不够稳定强大。覆盖率不足，缺乏移动性支持(尤其是在非视距环境下)，这些问题使毫米波在移动宽带上的应用一直不太可行。

2015年11月17日Qualcomm 在圣迭戈进行的28GHz 5G系统现场展示

Qualcomm 的工程师们展示了以28GHz频段运行的TDD同步系统。现场演示展示了智能波束形成和波束跟踪技术。通过这一技术，即便设备被移动、射频信道条件发生变化，也能够得到相对稳定的信噪比(SNR)。演示图形用户界面(GUI)清楚展示了系统随着环境改变在波束类型(上行和下行)之间的切换。工程师透露，在其他测量中，系统测量的视距(LOS)覆盖约为350米，而在曼哈顿进行的户外密集型城市的模拟测量，得到的结果是约150米的非视距(NLOS)覆盖。也就是说，此次现场演示是毫米波“移动化”迈出的一大步。

前5G时代，我们还能做些什么?

在未来5G信息通信技术国际研讨会期间，各厂商还展示了4G到5G过渡期间的技术。Qualcomm表示，4G LTE、LTE-Advanced和Wi-Fi技术的发展也正在进行中，其致力于开拓载波聚合、非授权频段的LTE(包括LTE-U、LAA和MuLTEfire)、LTE/Wi-Fi链路聚合、LTE D2D/V2X、窄带物联网(NB-IoT)和Wi-Fi 802.11ac/ad/ax等新技术，扩展其性能，以支持大量面向5G愿景的使用场景。

以Qualcomm展示的LTE Direct技术为例，这是一种用于邻近探索的终端直通的创新技术，采用LTE Direct的应用程序可以让用户随时、轻松且私密地获知周围实时情况，从而改变人们开展社交、获取折扣信息以及与他人和事物互动的方式。通俗地讲，这是一项让你不靠运气就发现周围“价值”的技术。

在物联网领域，稍早前Qualcomm还推出了最新的LTE调制解调器MDM9207-1和MDM9206，可为物联网内日益增多的终端和系统提供可靠的、优化的蜂窝连接。MDM9207-1专为智能仪表、安保、资产追踪、可穿戴设备、销售网点和工业自动化等物联网应用所设计，其中许多应用都需要极其可靠且节能的云服务连接。它可提供LTE Cat 1连接，具有功率与吞吐量优化，及其他可定制特性。MDM9206将使终端制造商能支持成本优化的解决方案，并作为Cat-M(eMTC)和窄带物联网(NB-IOT)的组成提供增强的超低功耗和扩展范围，还能够利用窄带调制解调器更高效地服务低数据速率物联网应用。